大数据时代下“高等数学”翻转课堂教学模式的研究

郑松

摘 要： 大数据是当今世界发展的趋势，给翻转课堂应用于教学中提供了理论基础，翻转课堂的教学模式对新形势下学生人文素养的培养和教师的专业发展有重要的意义。文章基于大数据时代高速发展的互联网技术，通过借鉴前人翻转课堂教学模式的研究成果，结合自身高等数学课程的教学经验，提出大数据时代背景下高等数学翻转课堂的教学模式。

关键词： 大数据 高等数学课程 翻转课堂 教学模式

1.引言

随着信息技术的高速发展，物联网、云技术、移动互联网、智能手机等已经逐渐融入人们生活和工作的各个方面，这充分说明大数据时代的到来。同样教育也迈入大数据时代，互联网中涌现出越来越多的优质教学资源和新型教学模式和方法。学生通过互联网可以轻松获取海量知识，这给传统的以教师为中心的课堂教学带来巨大的冲击。随着电子书包、电子教材、ipad等不断推出的新应用，人们逐渐意识到不断发展的技术和翻转课堂之间存在内在联系：先进的技术应用为翻转课堂提供了发挥和发展的平台，翻转课堂为新技术应用的发展提供了内在动力。在大数据技术逐渐成熟下，如何优化高等数学翻转课堂教学模式，调动教师教学的热情和学生学习主动性，提高教学质量和水平成为高等数学教学研究的重中之重。

2.翻转课堂教学模式的内涵

翻转课堂来源于美国可汗学院所倡导的“视频课程”，随之引起全世界广大学者的关注。国际上普遍使用“Flipped Classroom”，其字面意思就是“翻转课堂”，这个译文形象生动，立即为学术界所采纳。翻转课堂是一种借助互联网，通过PPT、视频等学习资源进行各种课程学习的模式。在传统的教学过程中，教师是课堂的中心，学生在课堂上被动接受知识，学生课后主要通过完成教师布置的作业完成知识内化的任务。在翻转课堂中，教学方法、师生角色、教学内容等方面都产生较大的转变，由以前的以“教”为主的价值取向转变为以“学”为本的教学模式。

翻转课堂的教学过程常分为三个阶段：第一阶段是引导性问题。教师根据学生的知识储备情况，提出与新知识相关的问题，调动学生运用已有知识对新知识内容进行分析和同化。第二阶段是视频观看。这一阶段的教学必须建立在第一阶段的基础上，即通过对新知识的内化，让学生清楚地知道自己对新知识的认知情况，带着问题观看视频，对新知识进行进一步的内化和新问题的提出。第三阶段问题的解决。在传统的教学过程中，这个阶段是在课后通过课后作业完成的。但是在翻转课堂的教学模式中，这一阶段被翻转到课堂上，老师不再是课堂教学的中心而是课堂讨论的参与者。教师在课堂上收集问题，对相似问题进行归类，然后将问题发还给学生，通过小组讨论等方式，鼓励学生自主解决学习中遇到的问题。

3.高等数学课堂采用翻转课堂教学模式的必要性

高等数学是高校理科课程的必修课程，因为其逻辑性强、比较抽象、公式多且难理解、概念多且难掌握、解题方法灵活多样等，所以成为高等院校理科学科教育的难点之一。当前高等数学教学面临如下问题：首先，教学内容陈旧。现有高等数学教学内容的选取具有强烈的学科本位倾向，重视数学知识的传授，强调数学本身的系统性与完整性，忽视高等数学的应用性，与社会的生活实际严重脱节，一定程度上影响学生学习高等数学的积极性，为后续专业课学习及可持续发展带来困难；其次，教学方法、手段单一。教学方法基本上还是以知识传授为主，采用“黑板+粉笔”的传统教学模式，没有注意学生个体的差异，学生被动学习的局面没有改变。教学手段与信息技术联系不够紧密，没有充分利用移动互联网技术诸如QQ、微信等辅助教学，没有很好地利用网络资源，导致学生参与度不高，难以激发学生学习数学的兴趣，教学效果不理想；最后，课时明显不足。新一轮课程改革中，各院校普遍重视专业核心课程的开设，压缩公共基础课程课时。高等数学学时得不到根本保证，教学内容与课时的矛盾突出，增加学生学习的难度，严重影响教学质量和效果。

鉴于以上问题，高等数学课程必须改革。大数据时代的到来给高等数学课程的改革提供可能性，翻转课堂教学模式的发展给课程改革带来新的思路。首先，翻转课堂的中心从教师转到学生，能够充分调动学习者学习的积极性和主动性；其次，翻转课堂将教学内容的重心从知识的传授转到学生问题的解决，有利于解决学生在实际学习中遇到的问题，从而帮助学生同化分析技巧的知识；最后，因为学生知识水平的差异，对于知识的接受水平参差不齐。通过视频的观看，学生可以根据自身的理解和接受情况，完成个性化任务。与传统教学方法相比较，翻转课堂的教学方法能够更有效地帮助学生接受新知识。

4.高等数学课程的翻转课堂教学模式设计

美国富兰克林学院Robert Talbert教授经过多年教学，总结出的课前观看教学视频、针对性练习，课中快速少量测试、解决问题，促进知识内化、总结的两步实施模式，被广泛采用。当然翻转课堂教学模式不能简单理解为课前观看视频——课堂解决问题，教学模式的设计必须考虑教学目标、教学过程、学习者知识储备等因素，因此教师必须科学地设计教学模式。结合我校高等数学教学的实际情况，按照翻转课堂的理念我们可以构建如下教学模式。

4.1设计微视频

微视频必须严格按照教学目标的要求，突出教学的重难点，每一段视频不宜过长，视频中要预留给学生思考的内容，把学生引到自主探索中。为了更好地指导学生学习，教师编写一定的辅助学习资源，可以包括电子书、课件、练习题及数学软件，对视频的知识点进行补充说明，帮助加深学生对知识的理解。教师可以把网络上的精品课或公开课的视频作为辅助资源提供给学生，供学生在自主探索时参考学习，但是现有的网络视频绝大部分时间较长，不能采用拿来主义原原本本地作为学生的学习视频。而且要考虑到学生个体差异性、学习能力与基础知识掌握的不同程度，实行个性化教学。

4.2课堂问题解决

翻转课堂突出优点就是通过学习者课前的自主学习，延伸有效学习时间，使课堂教学具有针对性，强化教学效果。在有限的课堂教学中，教师充分利用交流、协作等形式的活动，调动学生学习的积极性，引导学生掌握新知识。课堂问题解决是检验第一阶段知识内化情况的重要一环，也是进行知识二次内化的阶段。教师应在课堂前总结微视频的内容，收集学生的问题，并归纳学生的问题，将问题发还给学生，通过小组讨论的方式解决问题。教师和学生互换角色，教师做学生，学生做小老师。小老师可以通过给别人讲解知识进一步领悟和巩固观看视频所获得的知识。因此，改革后的新课堂成为师生共同探究、问题解决、协作创新的场所。

4.3课后评价反馈

翻转课堂的评价与传统课堂的评价完全不同，不但要注重对学习结果的评价，更要注重对学习过程的评价，做到定量评价和定性评价、形成性评价和总结性评价相结合。基于大数据分析，借助移动互联网平台技术搭建师生教学交流学习平台，跟踪学生在平台上的阅读、作业和交流数据信息，快速生成有效的数据信息，学生通过师生交流学习平台学习互动获取平时成绩加分，作为学期综合测评成绩的重要参考标准，从而促进学生主动学习交流的动力。通过日积月累产生的数据信息可以客观有效地反映学生最新的学习动态，掌握和了解学生的课堂学习状况，为优化课堂教学质量提供最直接的数据和技术支撑。

4.4课后练习拓展

学生的水平参差不齐，在校学习的目标也大相径庭，为了学生的全面可持续发展，可以在翻转课堂教学模式的基础上增加拓展模块。课后通过师生学习平台拓展练习，设置开放性和日常感兴趣的问题，及时更新平台系统，引导学生开阔视野，并通过师生学习交流论坛进行师生之间、学生之间的交流讨论和互动。任课教师要加强和专业课教师的沟通，要明确告诉学生通过数学知识的学习可以解决专业课中哪些实际问题。

整个翻转课堂模式贯穿于大数据分析技术，记录师生学习全过程数据信息，通过师生评价考核信息对课堂教学进度、学生知识掌握程度和学习积极性展开实时动态跟踪评价，为改进高等数学教学质量提供分析指标，从而提高课堂教学水平。

5.结语

大数据时代，网上的优质教育资源已经极为丰富，信息化学习环境也已具备，这为翻转课堂教学模式的实施提供了坚实的基础。大数据环境下，将围绕学生个性发展的数据分析与数据挖掘，力求为每一位学习者提供基于大数据的个性化服务。但是高等数学课堂如何有效地借力翻转课堂的教学模式？学习者学习的状态是怎么样？如何合理开发适合翻转课堂教学模式的高等数学教材？这可能是未来很长一段时间内需要考虑的问题。在后续教学研究中，我们还应着重探讨翻转课堂的教学方法与其他教学模式的结合。

参考文献：

[1][美]维克托·迈尔——舍恩伯格，肯尼思·库克耶.大数据时代：生活、工作与思维的大变革[M].杭州：浙江人民出版社，2013.

[2]李金昌.从政治算术到大数据分析[J].统计研究，2014（10）：3-14.

[3]张佰芝.利用天空教师网络教学平台辅助高等数学课堂教学[J].数学学习与研究，2014（5）：5-6.

[4]肖义平.大数据时代创新人才培养教学改革探索[J].高教学刊，2016（1）：67-68.